Studie «Energie aus dem Innern der Erde: Tiefengeothermie als Energieträger der Zukunft?» 

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Einführung

Was ist Tiefengeothermie?
Geothermie ist Wärmeenergie, die in hohem Masse unter der Oberfläche der Erde erzeugt wird. Schon breit etabliert ist die oberflächennahe Geothermie, d.h. die Nutzung der in den obersten 400 m der Erde gespeicherten Wärme in Form von heissem Wasser oder Wasserdampf in Ländern wie USA, Philippinen, oder Italien zur Produktion von Wärme und Strom. Zunehmend wird die Tiefengeothermie (tiefer als 400 m) als theoretisch grenzenlose, erneuerbare und CO2-arme Energie-Quelle für die Schweiz betrachtet. Tiefengeothermie wird in hydrothermale und petrothermale Geothermie eingeteilt. In hydrothermalen Systemen wird vorhandenes Tiefenwasser oder Wasserdampf genutzt, bei petrothermalen Systemen (auch „Enhanced Geothermal Systems" EGS) muss das Wasser erst von aussen ins Gestein eingebracht werden. Dazu wird es in künstlich vergrösserte Risse und Klüfte unter hohem Druck eingepresst. 

Chancen und Risiken von Tiefengeothermie
Tiefengeothermie zeigt sich als eine erneuerbare, saubere Energieform mit geringer Umweltbelastung (keine Auswirkungen auf die Biodiversität, geringer ökologischer Fussabdruck). Sie kann ständig Energie bzw. Strom liefern, unabhängig von Sonnenschein, Niederschlägen, Wind und Wetter, und ist eine inländische Quelle, die eine hohe Versorgungssicherheit gewährleistet. Zudem kann sie sowohl zum Heizen wie auch zum Kühlen zum verwendet werden.

Petrothermale Systemen stecken allerdings noch in den Kinderschuhen und zeigen einige technologische Herausforderungen auf. So kann die EGS-Technologie Mikroseismizität (Erderschütterungen) verursachen, was für die Akzeptanz problematisch ist. Eine Harmonisierung und eine Klärung der rechtlichen Rahmenbedingungen auf Bundesebene ist auch erforderlich, denn es gibt keine Richtlinien über das Eigentum an geologischen Daten, zudem sind diese Daten oft nur schwer zugänglich. Zudem fehlt zurzeit eine ausführliche Beurteilung der tiefen hydrothermalen und petrothermalen Ressourcen sowie deren Potenziale für Strom- und Wärmegewinnung. Weil der Wissensstand gering ist, sind die finanziellen Risiken noch erheblich, und die EGS-Technologie hat sich bisher nicht auf kommerzieller Ebene entwickelt. Auch die Folgen (Vorteile und Nachteile) der Erschliessung der Tiefengeothermie für die Umwelt sind noch zu untersuchen.

Wieso eine TA-SWISS Studie zu diesem Thema?
Diese Energieform geniesst zurzeit auch in politischen Kreisen Zuspruch, obwohl verlässliche Erfahrungen über die Herausforderungen der Erkundungsverfahren fehlen. Bevor Tiefengeothermie-Anlagen gebaut werden, sind zahlreiche Fragestellungen zu klären (siehe „Zielsetzungen der Studie"). Einzelne Abklärungen zu spezifischen Aspekten wie Technologie oder Akzeptanz gibt es bereits, aber es fehlt eine umfassende, interdisziplinäre Analyse. 

Zielsetzungen der Studie
Schwerpunkte für diese Studie sind:

  • Erklärung der zukünftigen Perspektiven (Chancen und Risiken) der Tiefengeothermie
  • Beurteilung der tiefen geothermischen Ressourcen und des Potenzials der geothermischen Stromproduktion für die Schweiz
  • Beschreibung des Stands und der Entwicklungsmöglichkeit der aktuellen Erkundungsmethoden, wie hydrothermale und petrothermale Geothermie
  • Beurteilung der Aussichten, geeignete Ressourcen zu finden für Geothermieprojekte, der Bohrkapazitäten und der Wirtschaftlichkeit von Geothermie-Anlagen (im Hinblick auf die energiepolitische Strategie der Schweiz)
  • Ermittlung der Folgen (Vorteile und Nachteile) der Erschliessung der Tiefengeothermie für die Umwelt; z.B. CO2 Einsparungspotenzial, Auslösen von Erdbeben
  • Beleuchtung des aktuellen gesetzlichen Rahmens in der Schweiz auf den Ebenen Bund, Kantone und Gemeinden sowie auf internationaler Ebene, inkl. Zugänglichkeit der geologischen Daten
  • Analyse der öffentliche Wahrnehmung der Technologie und der Auseinandersetzung mit deren möglichen Gefahren (z.B. seismische Ereignisse) in der Öffentlichkeit.  

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Vorgehen

Methode
Die Studie wird in 8 Schritten durchgeführt: 
  • Ressourcen: Literaturanalyse zur Potenzialeinschätzung der geothermischen Ressourcen in der Schweiz und erneuerte Potenzialeinschätzung der Ressourcen
  • Technologie: Literaturanalyse und Befragung von Expertinnen und Experten zum Status der aktuellen und prognostizierten geothermischen Technologien
  • Wirtschaft: Kosten-Modell zur Herstellung einer geothermischen ‚cost supply curve‘ für die Schweiz
  • Umwelt: Life Cycle Impact Assessment Methoden zur Quantifizierung der Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit sowie auf die Ökosysteme und die Ressourcen-Qualität
  • Risiken: Literaturanalyse zu unbeabsichtigten geothermischen Risiken, Quantifizierung von Risikoindikatoren und vergleichende Risikobewertung mittels der PSI-Datenbank ENSAD; Literaturanalyse zu seismischen Risiken und Beurteilung deren Auswirkungen auf das geothermische Potenzial in der Schweiz; Literaturanalyse zur Risikowahrnehmung der Tiefengeothermie, Inhaltsanalyse von Zeitungen und öffentlichen Dokumenten
  • Regulierung: Literaturanalyse zur aktuellen rechtlichen Situation im Umgang mit Geothermie und Befragung von Expertinnen und Experten sowie Behörden
  • Öffentliche Meinung: Fokusgruppe zur Analyse der öffentliche Wahrnehmung und Analyse der Debatte über Geothermie im Social Web
  • Integration: Einbau der Resultate, Gesamtbilanz mittels der Beurteilung der Expertinnen und Experten sowie der Multi Criteria Decision Analysis (MCDA); Formulierung von Empfehlungen für verschiedene Zielgruppen 

Zeitplan
Projektbeginn: März 2013 | Abschluss: Sommer 2014

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Resultate und Downloads

Energy from the Earth. Deep Geothermal as a Resource for the Future? TA-SWISS Study TA/CD 62/2015, Stefan Hirschberg, Stefan Wiemer, Peter Burgherr (eds.), vdf Hochschulverlag AG, 524 Seiten, CHF 57.00 / EUR 49.80 (D)
ISBN 978-3-7281-3654-1 (Buch) / Download open access (TA 62/2015 e)

«Tiefengeothermie – Rechtslage und Empfehlungen», deutsche Übersetzung des Kapitels 7 «Legal Opinion» der Studie.

Strom aus dem Untergrund. Kurzfassung der Studie. Zentrum für Technologiefolgen-Abschätzung (hrsg.), TA-62A/2014, 
Bern, 2015 (TA 62A/2014 d)

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Veranstaltungen

Bei Projektabschluss verfügbar

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Kontakte

Trägerschaft

  • Zentrum für Technologiefolgen-Abschätzung TA-SWISS
  • Bundesamt für Energie BFE
  • Kommission für Technologie und Innovation KTI
  • Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften SATW 

 Beteiligte Personen

TA-SWISS Projekt-Betreuer

  • Dr. Christina Tobler, TA-SWISS. E-Mail

Projekt-Beauftragte

  • Dr. Stefan Hirschberg, Leiter Labor für Energiesystem-Analysen, Energie-Forschungsbereiche, Paul Scherrer Institut PSI, Villigen
  • Prof. Dr. Stefan Wiemer, Schweiz. Erdbebendienst SED, ETH-Hönggerberg, Zürich
  • Prof. Dr. Dr. h.c Ortwin Renn, Wissenschaftlicher Direktor und Geschäftsführer, Dialogik, Stuttgart, Deutschland 

  Begleitgruppe

  • Dr. Gunter Siddiqi, Bundesamt für Energie BfE, Bern, Vorsitzender der Begleitgruppe
  • Jürg Balmer, Bundesamt für Bevölkerungsschutz – BABS, Bern
  • Willy R. Gehrer, Siemens Schweiz AG, Electrosuisse, Zürich, Delegierter der SATW
  • Dr. Monika Gisler, Unternehmen Geschichte & Entrepreneurial Risks, ETH, Zürich
  • Elmar Grosse Ruse, WWF Schweiz, Zürich
  • Dr. Rolf Hügli, Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften SATW, Zürich
  • Dr. Peter Meier, Geo-Energie Suisse AG, Zürich
  • Thomas Müller, Schweizer Radio DRS, Basel
  • Dr. Kurt Nyffenegger, Sektion Grundwasser & Wasserversorgung, AWEL, Zürich
  • Prof. Dr. Etienne Poltier, Faculté de droit de Lausanne, Université de Lausanne
  • Prof. Katharina Prelicz-Huber, Vpod, Zürich
  • Dr. Berthold Schmidt, Delegierter der KTI, Bern
  • Jörg Uhde, Axpo Power AG | Neue Energien, Glattbrugg
  • Dr. Pascal Vinard, BKW Energie AG
  • Dr. Felix Würsten, Wissenschaftsjournalist, Zürich 
  • Dr. Roland Wyss, GEOTHERMIE.CH, Schweizerische Vereinigung für Geothermie SVG - SSG, Frauenfeld
  • Olivier Zingg, Geo-Energie Suisse AG, Zürich

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Links

Weiterführende LInks
Website des Bundesamts für Energie BFE «Geothermie»: www.bfe.admin.ch/php/modules/publikationen/stream.php?extlang=de&name=de_394691090.pdf

Bericht des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag TAB (2003): «Möglichkeiten geothermischer Stromerzeugung in Deutschland»:www.tab-beim-bundestag.de/de/publikationen/berichte/ab084.html 

 

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Project
Short Title: Deep geothermal energy
Long Title: Energy from the earth's interior: Deep geothermal energy as the energy source of the future?
Short Description: The study will investigate the reporting of Synthetic Biology in selected print media from the German- and French-speaking parts of Switzerland. Discussions with experts should then enable any misunderstandings in conveying this newly evolving scientific discipline to be clarified.
Start: 2012
End: 2014
Partner Institutes:
Scope Countries:
Contact Person: Bellucci, Sergio
Home Page URL: http://www.ta-swiss.ch/en/projects/mobility-energy-climate/deep-geothermal-energy/
Focus: Mobility, Energy, Climate
Project Leader:
Other Members:

Das Projekt in Kürze

Die Tiefengeothermie ist zu einem Hoffnungsträger bei den erneuerbaren Energiequellen für die Realisierung der Energiewende in der Schweiz geworden. Sie zeigt sich als eine erneuerbare, saubere Energieform mit geringer Umweltbelastung. Die Tiefengeothermie geniesst zurzeit auch in politischen Kreisen Zuspruch. Allerdings fehlen verlässliche Kenntnisse über die Herausforderungen der Erkundungsverfahren: Z.B. technologischen Herausforderungen; Beurteilung der Ressourcen; Aussichten, geeignete Ressourcen zu finden; mögliche Umwelbelastung und Seismizität; öffentliche Wahrnehmung der Technologie und Angemessenheit des gesetzlichen Rahmens. Zudem es ist nicht klar, wie gross das Potenzial der geothermischen Stromproduktion ist.

Die interdisziplinäre Studie soll die zukünftigen Perspektiven (Chancen und Risiken) der Tiefengeothermie als Energiequelle aufzeigen und Empfehlungen abgeben, die speziell auf die Schweiz zugeschnitten sind und sich an Entscheidungsträger/innen in Politik, Wirtschaft und Verwaltung richten. 

Projekt: März 2013 – Sommer 2014

Produkte: Schlussbericht und Kurzfassung 

Projektleitung: Dr. Stefan Hirschberg, Paul Scherrer Institute PSI, Villigen 

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